基于离散元方法的路用集料力学性能研究
发布时间：2021-05-26 12:48
集料是沥青混合料等路面材料的重要组成部分,集料的良好级配以及颗粒之间的嵌挤与摩擦作用对柔性路面结构的承载能力和稳定性有显著的影响。但由于集料是离散性的结构并具有非线性力学特征,基于连续介质力学理论的传统力学试验和计算方法对于描述级配变化与形态变化对集料力学性能的影响规律存在一定的困难。本文基于离散元方法建立集料数值模型,开展虚拟单轴贯入试验、三轴压缩试验与三轴剪切试验,分别测试不同级配组成与不同形态特征的集料在荷载作用下的承载能力与变形特性,通过分析集料在荷载作用下的细观力学响应与结构特征变化,从细观层面研究级配组成、形态特征对集料宏观力学性能的影响关系,并初步探索了集料级配对沥青路面路用性能的影响关系,为沥青混合料设计提供参考。主要研究内容及成果如下:（1）颗粒间采用线性接触模型,建立集料数值模型并开展虚拟三轴压缩试验,通过分析不同细观参数下试样的宏观力学响应,建立细观参数与宏观参数之间的联系,依据经验取值,确定了接触模型的细观参数。（2）设计了7组不同的级配组成,生成反映实际级配特征的虚拟集料试样,开展虚拟单轴贯入试验与三轴压缩试验测试集料的承载能力与变形特性,并通过提取贯入试验过...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 集料级配研究
1.2.2 粗集料形态特征评价研究
1.2.3 离散元颗粒流数值模拟的应用
1.3 主要研究内容与技术路线
第2章 颗粒流的基本原理与数值建模研究
2.1 颗粒流数值模拟基础理论
2.1.1 基本假定
2.1.2 计算原理
2.1.3 边界条件
2.2 接触本构模型及细观参数
2.2.1 接触滑动模型
2.2.2 线性刚度模型
2.2.3 接触黏结模型
2.2.4 平行黏结模型
2.3 粗集料性能试验的离散元模拟
2.3.1 粗集料力学性能评价指标
2.3.2 粗集料离散元模型的建立
2.3.3 单轴贯入试验仿真
2.3.4 三轴压缩试验仿真
2.4 细观参数与宏观参数关系
2.4.1 初始模型的接触模型与细观参数
2.4.2 有效模量
2.4.3 刚度比值
2.4.4 摩擦系数
2.5 细观参数的确定
2.6 本章小结
第3章 集料级配的力学性能研究
3.1 粗集料级配组成
3.2 具有级配特征的颗粒生成方法
3.3 承载能力
3.3.1 仿真试验结果分析
3.3.2 贯入应力变化曲线
3.3.3 细观力学响应分析
3.4 变形特性
3.4.1 仿真试验结果分析
3.4.2 细观结构特征分析
3.5 沥青混合料路用性能试验
3.5.1 原材料
3.5.2 沥青混合料马歇尔试验
3.5.3 沥青混合料车辙试验
3.5.4 沥青混合料劈裂试验
3.6 本章小结
第4章 集料形态的力学性能研究
4.1 粗集料形态特征
4.2 具有形状特征的颗粒生成方法
4.3 抗剪特性
4.3.1 三轴剪切试验
4.3.2 形状的影响
4.3.3 棱角的影响
4.3.4 纹理的影响
4.4 承载能力
4.4.1 形状的影响
4.4.2 棱角的影响
4.4.3 纹理的影响
4.4.4 针片状含量的影响
4.5 变形特性
4.5.1 形状的影响
4.5.2 棱角的影响
4.5.3 纹理的影响
4.5.4 针片状含量的影响
4.6 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
附录
个人简历
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]花岗岩大粒径级配碎石力学性能研究[J]. 谭波,郭志国,倪秋奕. 中外公路. 2020(01)
[2]集料表观形态与沥青混合料性能相关性分析[J]. 袁海. 盐城工学院学报(自然科学版). 2019(03)
[3]基于性能的级配碎石混合料设计指标[J]. 涂慕溪,严二虎,陈礼彪,曾俊铖,肖光书. 公路交通科技. 2019(09)
[4]离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析[J]. 严战友,王朝辉,陈恩利,司春棣,王向平. 中国公路学报. 2019(09)
[5]陶瓷废料阻热沥青混合料路面性能分析[J]. 谭波,倪秋奕,万靠靠. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(03)
[6]卸荷挡墙的土压力有限元分析及结构优化[J]. 谭波,倪秋奕. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]沥青混合料级配曲线模型的分形特征与应用[J]. 常宇捷. 黑龙江工程学院学报. 2018(06)
[8]贝雷法在半刚性基层中的应用[J]. 李涛,邹静蓉,汤显平,张治强,雷润杰,喻雅琴. 公路. 2018(12)
[9]集料均匀性对沥青混合料低温劈裂强度影响数值研究[J]. 刘贵应,戴俊巍,刘勇,高华,彭勇. 低温建筑技术. 2018(11)
[10]基于AC-13沥青混凝土的贝雷法级配设计研究[J]. 张凌云,金成,贾小龙,任斌. 公路. 2018(11)
博士论文
[1]沥青混合料骨架填充体系细观结构及应力应变传递机制研究[D]. 邢超.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于离散元的沥青混合料空间结构形成过程研究[D]. 刘卫东.东南大学 2016
[3]级配碎石材料力学特性和设计方法研究[D]. 李頔.长安大学 2013
[4]集料形态特征与混合料级配的图像法分析技术研究[D]. 王超凡.长安大学 2011
[5]基于X-ray CT的沥青混合料粗集料基础特性研究[D]. 段跃华.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]粗集料级配及形貌对沥青混合料结构和性能的影响研究[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于离散元法的级配碎石形态重构与力学性能模拟[D]. 丁珣昊.东南大学 2017
[3]基于三维离散单元法的级配碎石动三轴数值试验研究[D]. 王赫.长安大学 2017
[4]基于三维离散元的沥青混合料数值模拟方法研究[D]. 邓志刚.华南理工大学 2017
[5]基于三维离散元方法的沥青混合料抗剪强度研究[D]. 包健西.浙江大学 2017
[6]基于离散元方法的沥青混合料高温变形特性研究[D]. 黄敏.东南大学 2017
[7]集料粒径三维检测方法研究[D]. 刘晓鹏.长安大学 2014
[8]基于集料表面纹理构造特征的沥青路面抗滑机理研究[D]. 张毓.重庆交通大学 2014
[9]粗集料形状特征的数字图像分析[D]. 熊琴.重庆交通大学 2011
[10]基于振动法的级配碎石设计标准与设计方法研究[D]. 李（由页）.长安大学 2010
本文编号：3206402
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 集料级配研究
1.2.2 粗集料形态特征评价研究
1.2.3 离散元颗粒流数值模拟的应用
1.3 主要研究内容与技术路线
第2章 颗粒流的基本原理与数值建模研究
2.1 颗粒流数值模拟基础理论
2.1.1 基本假定
2.1.2 计算原理
2.1.3 边界条件
2.2 接触本构模型及细观参数
2.2.1 接触滑动模型
2.2.2 线性刚度模型
2.2.3 接触黏结模型
2.2.4 平行黏结模型
2.3 粗集料性能试验的离散元模拟
2.3.1 粗集料力学性能评价指标
2.3.2 粗集料离散元模型的建立
2.3.3 单轴贯入试验仿真
2.3.4 三轴压缩试验仿真
2.4 细观参数与宏观参数关系
2.4.1 初始模型的接触模型与细观参数
2.4.2 有效模量
2.4.3 刚度比值
2.4.4 摩擦系数
2.5 细观参数的确定
2.6 本章小结
第3章 集料级配的力学性能研究
3.1 粗集料级配组成
3.2 具有级配特征的颗粒生成方法
3.3 承载能力
3.3.1 仿真试验结果分析
3.3.2 贯入应力变化曲线
3.3.3 细观力学响应分析
3.4 变形特性
3.4.1 仿真试验结果分析
3.4.2 细观结构特征分析
3.5 沥青混合料路用性能试验
3.5.1 原材料
3.5.2 沥青混合料马歇尔试验
3.5.3 沥青混合料车辙试验
3.5.4 沥青混合料劈裂试验
3.6 本章小结
第4章 集料形态的力学性能研究
4.1 粗集料形态特征
4.2 具有形状特征的颗粒生成方法
4.3 抗剪特性
4.3.1 三轴剪切试验
4.3.2 形状的影响
4.3.3 棱角的影响
4.3.4 纹理的影响
4.4 承载能力
4.4.1 形状的影响
4.4.2 棱角的影响
4.4.3 纹理的影响
4.4.4 针片状含量的影响
4.5 变形特性
4.5.1 形状的影响
4.5.2 棱角的影响
4.5.3 纹理的影响
4.5.4 针片状含量的影响
4.6 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
附录
个人简历
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]花岗岩大粒径级配碎石力学性能研究[J]. 谭波,郭志国,倪秋奕. 中外公路. 2020(01)
[2]集料表观形态与沥青混合料性能相关性分析[J]. 袁海. 盐城工学院学报(自然科学版). 2019(03)
[3]基于性能的级配碎石混合料设计指标[J]. 涂慕溪,严二虎,陈礼彪,曾俊铖,肖光书. 公路交通科技. 2019(09)
[4]离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析[J]. 严战友,王朝辉,陈恩利,司春棣,王向平. 中国公路学报. 2019(09)
[5]陶瓷废料阻热沥青混合料路面性能分析[J]. 谭波,倪秋奕,万靠靠. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(03)
[6]卸荷挡墙的土压力有限元分析及结构优化[J]. 谭波,倪秋奕. 华侨大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]沥青混合料级配曲线模型的分形特征与应用[J]. 常宇捷. 黑龙江工程学院学报. 2018(06)
[8]贝雷法在半刚性基层中的应用[J]. 李涛,邹静蓉,汤显平,张治强,雷润杰,喻雅琴. 公路. 2018(12)
[9]集料均匀性对沥青混合料低温劈裂强度影响数值研究[J]. 刘贵应,戴俊巍,刘勇,高华,彭勇. 低温建筑技术. 2018(11)
[10]基于AC-13沥青混凝土的贝雷法级配设计研究[J]. 张凌云,金成,贾小龙,任斌. 公路. 2018(11)
博士论文
[1]沥青混合料骨架填充体系细观结构及应力应变传递机制研究[D]. 邢超.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于离散元的沥青混合料空间结构形成过程研究[D]. 刘卫东.东南大学 2016
[3]级配碎石材料力学特性和设计方法研究[D]. 李頔.长安大学 2013
[4]集料形态特征与混合料级配的图像法分析技术研究[D]. 王超凡.长安大学 2011
[5]基于X-ray CT的沥青混合料粗集料基础特性研究[D]. 段跃华.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]粗集料级配及形貌对沥青混合料结构和性能的影响研究[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于离散元法的级配碎石形态重构与力学性能模拟[D]. 丁珣昊.东南大学 2017
[3]基于三维离散单元法的级配碎石动三轴数值试验研究[D]. 王赫.长安大学 2017
[4]基于三维离散元的沥青混合料数值模拟方法研究[D]. 邓志刚.华南理工大学 2017
[5]基于三维离散元方法的沥青混合料抗剪强度研究[D]. 包健西.浙江大学 2017
[6]基于离散元方法的沥青混合料高温变形特性研究[D]. 黄敏.东南大学 2017
[7]集料粒径三维检测方法研究[D]. 刘晓鹏.长安大学 2014
[8]基于集料表面纹理构造特征的沥青路面抗滑机理研究[D]. 张毓.重庆交通大学 2014
[9]粗集料形状特征的数字图像分析[D]. 熊琴.重庆交通大学 2011
[10]基于振动法的级配碎石设计标准与设计方法研究[D]. 李（由页）.长安大学 2010
本文编号：3206402
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